چکیده:

زمینه: اسانس ها و عصاره های حاصل از گیاهان دارویی با داشتن ترکیبات ضدمیکروبی، ضدسرطانی و آنتی اکسیدانی به عنوان ترکیبات دارویی جدید و طبیعی چه در زمینه بهداشت و درمان بیماری ها و چه محافظت از غذاهای خام و فرآوری شده از اهمیت خاصی برخوردار می باشند.

هدف: تعیین ترکیبات شیمیایی، خواص آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی اسانس گیاه Thymus Kotschyanus یا کهلیک اوتی در محیط آزمایشگاهی و مدل غذایی

روش کار: در این مطالعه اسانس گیاه کهلیک اوتی تهیه و با GC-MS ترکیبات آن شناسایی و مقدار ترکیبات فنولیک و فلاونوییدی اسانس با بهره گرفتن از روش استاندارد و خاصیت آنتی اکسیدانی آن با روش DPPH تعیین شد. خاصیت ضد میکروبی اسانس علیه باکتری E.coli O157:H7 در محیط کشت و مدل غذایی دوغ به همراه  پارامترهای فیزیکو شیمیایی و حسی دوغ طی یک دوره 14روزه بررسی مورد بررسی قرار گرفت.

یافته ها: نتایج آنالیز اسانس نشان داد که تیمول با 1/51 درصد بیشترین مقدار را در بین اجزای سازنده اسانس دارد. مقدار ترکیبات فنولیکμg/mL  43/6±82 و میزان فلاونویید آنμg/mL  5/0±79/30 اسانس بود. ارزیابی آزمون آنتی اکسیدانی نشان داد که میزان IC50 اسانس μg/mL 35/32 و MIC آن که با روش میکرو دایلوشن تعیین شد μg/mL470 اسانس بود. اسانس دارای خاصیت ضد میکروبی قوی بوده و در غلظت های پایین اضافه شده به دوغ در همان روزهای اولیه باکتری E.coli O157:H7 مورد مطالعه را از بین برد. بر اساس نتایج بدست آمده اسانس تغییرات معنی داری در خواص فیزیکو شیمیایی دوغ ایجاد نمی کند به جز در مورد مواد جامد کل که دوغ فاقد اسانس با دوغ دارای  ppm 100 و 200 اسانس از نظر این خصوصیت اختلاف معنی داری دارد و دوغ دارای ppm 50 اسانس بهترین طعم و مزه را ایجاد و قابلیت پذیرش بالاتری در بین داورها داشت.

نتیجه ­گیری: با توجه به نتایج بدست آمده می توان از اسانس کهلیک اوتی در غلظت های پایین در تولید دوغ استفاده کرد و جهت استفاده در صنایع دیگر بایستی مطالعات بیشتری روی آن انجام گیرد و هم چنین اسانس از توان آنتی اکسیدانی مناسبی برخوردار بوده بنابراین می توان از آن در ترکیب با سایر نگه دارنده ها جهت محافظت مواد غذایی در مقابل انواع سیستم های اکسیداتیو استفاده کرد.

کلید واژه:  اسانس، کهلیک اوتی، فعالیت آنتی اکسیدانی، فعالیت ضد میکروبی، دوغ

                                                                    فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                            صفحه

فصل اول: مقدمه

• مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 2

1-2-  بیان مسئله و ضرورت اجرای طرح  ……………………………………………………………………………………………….. 4

1-3-  اهداف اصلی طرح  ………………………………………………………………………………………………………………………. 7

1-4-  اهداف فرعی طرح  ………………………………………………………………………………………………………………………. 7

1-5-  اهداف كاربردی طرح  ………………………………………………………………………………………………………………….. 7

1-6-  فرضیات یا سوالات پژوهش …………………………………………………………………………………………………………. 8

ا-7- مدل غذایی دوغ …………………………………………………………………………………………………………………………….. 8

فصل دوم: بر مطالعات پیشین

2-1-  بیماری های ناشی از غذا …………………………………………………………………………………………………………….  10

2-2- عوامل بیماری زای مواد غذایی……………………………………………………………………………………………………… 11

2-3- باکتری مورد مطالعه ……………………………………………………………………………………………………………………. 11

2-3-1- باکتری اشریشیا کلای ……………………………………………………………………………………………………………. 11

2-3-2- خصوصیات بیماری و مكانیسم‌ بیماری ‌زایی باكتری …………………………………………………………………… 12

2-3-3- گروه  EPEC ………………………………………………………………………………………………………………………. 12

2-٣-4- گروه ETEC ……………………………………………………………………………………………………………………….. 13

2-٣-5- گروه EIEC ………………………………………………………………………………………………………………………… 13

2-٣-6- گروه EHEC  ……………………………………………………………………………………………………………………… 14

2-3-7- ارتباط باكتری با مواد غذایی و كنترل آن ………………………………………………………………………………….. 14

2-4- آویشن ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. 16

2-5- اسانس‌ها چه هستند؟ ………………………………………………………………………………………………………………….. 18

2-5-1-  نقش اسانس‌ها در داخل گیاهان ……………………………………………………………………………………………… 19

2-5-2- ترکیبات شیمیایی اسانس‌ها ……………………………………………………………………………………………………… 20

2-5-2-1- هیدروکربن ………………………………………………………………………………………………………………………… 20

2-5-2-2- ترپن ها …………………………………………………………………………………………………………………………….. 21

2-5-2-2-1- مونو ترپن ها …………………………………………………………………………………………………………………. 21

2-5-2-2-2- سزکوئی ترپن ها …………………………………………………………………………………………………………… 22

2-5-2-2-3- دی ترپن ها ………………………………………………………………………………………………………………….. 22

2-5-2-3- الکل‌ها …………………………………………………………………………………………………………………………….. 22

2-5-2-4- آلدهیدها ……………………………………………………………………………………………………………………………. 23

2-5-2-5- اسیدها ………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

2-5-2-6- استرها ………………………………………………………………………………………………………………………………. 23

2-5-2-7- کتون ها ……………………………………………………………………………………………………………………………. 23

2-5-2-8- لاکتون ها ………………………………………………………………………………………………………………………… 24

2-6- روش های استخراج اسانس ………………………………………………………………………………………………………… 25

• فشار سرد
• 
•  …………………………………………………………………………………………………………………………… 25
• استخراج با حلال ………………………………………………………………………………………………………………… 26
• اینفلوریج ……………………………………………………………………………………………………………………………. 26
• تقطیر آبی ………………………………………………………………………………………………………………………….. 26
• استخراج با CO2 و یا CO2 فوق بحرانی ………………………………………………………………………….. 27
• تقطیر توربینی …………………………………………………………………………………………………………………….. 27
• تقطیر با بخار ……………………………………………………………………………………………………………………… 28

• تاریخچه استفاده از اسانس ……………………………………………………………………………………………………. 30
• کاربرد های امروزی اسانس ها ………………………………………………………………………………………………. 30

• آزمایشات فعالیت ضد میکروبی در سیستم‌های غذایی ……………………………………………………………. 31

  • گوشت و فرآورده های آن …………………………………………………………………………………………………… 33
  • ماهی ………………………………………………………………………………………………………………………………… 34
  • محصولات شیری ………………………………………………………………………………………………………………. 34
  • سبزیجات ………………………………………………………………………………………………………………………….. 34
  • برنج ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35
  • میوه ها ……………………………………………………………………………………………………………………………… 35
• طرز عمل فعالیت ضد باکتری ……………………………………………………………………………………………….. 35
• حساسیت ارگانیسم های گرم مثبت و گرم منفی …………………………………………………………………….. 37
• سینرژیسم و آنتاگونیسم بین ترکیبات اسانس ………………………………………………………………………….. 38
• سینرژیسم و آنتاگونیسم بین ترکیبات اسانس و نگه دارنده های مواد غذایی………………………………… 39

فصل سوم: مواد و روش ها

3-۱-  مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 42

3-2-  نوع مطالعه ……………………………………………………………………………………………………………………………… 42

3-3-  جمع آوری و آماده سازی گیاه …………………………………………………………………………………………………… 42

3-4-  تهیه اسانس ……………………………………………………………………………………………………………………………. 42

3-5-  تعیین ترکیبات شیمیایی اسانس گیاه کهلیک اوتی ………………………………………………………………………. 43

3-6-  ارزیابی ترکیبات فنولیک …………………………………………………………………………………………………………… 44

3-7-  میزان فلاونوییدها ……………………………………………………………………………………………………………………. 45

3-8-  بررسی خواص آنتی اکسیدانی اسانس با روش DPPH ……………………………………………………………… 45

3-9-  خصوصیات ضدمیکروبی و بهداشتی اسانس علیه باکتری اشرشیا…………………………………………………… 46

3-10-  ارزیابی خصوصیات حسی ……………………………………………………………………………………………………….. 47

3-11-  آنالیز فیزیکوشیمیایی ……………………………………………………………………………………………………………… 48

3-11-1- Ph دوغ ……………………………………………………………………………………………………………………………. 48

3-11-2-  اسیدیته قابل تیتراسیون …………………………………………………………………………………………………….. 48

3-11-3-  مواد جامد کل …………………………………………………………………………………………………………………… 49

3-11-4-  چربی دوغ ………………………………………………………………………………………………………………………… 49

3-12- متغییرها …………………………………………………………………………………………………………………………………. 50

فصل چهارم: یافته ها

4-1-  نتایج آنالیز ترکیبات تشکیل دهنده ……………………………………………………………………………………………. 54

4-2-  فعالیت آنتی اکسیدانی و ترکیبات فنولیک و فلاونوییدی اسانس …………………………………………………… 56

4-3-  ارزیابی خصوصیت ضد میکروبی اسانس …………………………………………………………………………………….. 58

4-3-1- روش میکرودایلوشن ……………………………………………………………………………………………………………… 58

4-3-2-  اثر ضد باکتریایی اسانس در مدل غذایی ……………………………………………………………………………… 58

4-4-  ارزیابی حسی دوغ حاوی غلظت های مختلف اسانس ……………………………………………………………….. 59

4-5- بررسی خواص فیزیکو شیمیایی دوغ حاوی غلظت های مختلف اسانس ………………………………………. 60

فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری

بحث ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 66

نتیجه گیری کلی …………………………………………………………………………………………………………………………….. 74

پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 75

منابع …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 76

چکیده انگلیسی ………………………………………………………………………………………………………………………………  85

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                     صفحه

جدول 2-1 روغن‌های بدست آمده از بخش‌های مختلف گیاهان ………………………………………………………………… 18

جدول 3-1 جدول متغییر ها …………………………………………………………………………………………………………………… 53

جدول 4-1 آنالیز ترکیبات اسانس کهلیک اوتی ………………………………………………………………………………………… 54

جدول 4-2 IC50  اسانس و کنترل ها ………………………………………………………………………………………………….. 56

جدول 4-3 ترکیبات فنولیک …………………………………………………………………………………………………………………… 57

جدول 4-4 ترکیبات فلاونوییدی …………………………………………………………………………………………………………….. 58

جدول 4-5 شمارش باکتری E.coli در نمونه های دوغ با غلظت های مختلف اسانس……………………………….. 59

جدول 4-6 میانگین داده های نمره دهی داورها به قابلیت پذیرش دوغ ……………………………………………………….60

جدول4-7 میانگین داده هایPh  در دوغ با غلظت های مختلف اسانس در طول دوره 14روزه……………………… 61

جدول 4-8 میانگین داده های چربی در دوغ با غلظت های مختلف اسانس در طول دوره 14روزه…………………. 62

جدول 4-9 میانگین داده های مواد جامد کل در دوغ با غلظت های مختلف اسانس در طول دوره 14روزه…….. 63

جدول 4-10 میانگین داده های اسیدیته در دوغ با غلظت های مختلف اسانس در طول دوره 14روزه…………….. 64

نمودار 4-1 کروماتوگرام اسانس کهلیک اوتی …………………………………………………………………………………………… 55

نمودار 4-2 منحنی استاندارد اسید گالیک …………………………………………………………………………………………………. 57

نمودار 4-3 تغییرات Ph دوغ …………………………………………………………………………………………………………………. 61

نمودار 4-4 تغییرات مواد جامد کل دوغ …………………………………………………………………………………………………… 62

نمودار 4-5 تغییرات چربی دوغ ……………………………………………………………………………………………………………….. 63

نمودار4-6 تغییرات اسیدیته قابل تیتراسیون دوغ ………………………………………………………………………………………. 64

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                           صفحه

شکل 2-1 بوته گل دارکهلیک اوتی ………………………………………………………………………………………………………….. 16

شکل 2-2 گیاه بدون گل کهلیک اوتی ……………………………………………………………………………………………………… 17

شکل 2-3 بوته گیاه کهلیک اوتی …………………………………………………………………………………………………………….. 17

شکل 2-4 فرمول ساختاری ایزوپرن ………………………………………………………………………………………………………… 21

شکل 2-5 فرمول ساختاری بعضی از اجزای منتخب اسانس‌های روغنی ……………………………………………………….24

شکل 2-6 دیاگرام مربوط به تقطیر با بخار ……………………………………………………………………………………………….. 28

شکل 2-7 دیاگرام مربوط به تقطیر با بخار ……………………………………………………………………………………………….. 29

شکل 2-8 محل‌ و مکانیسم فعالیت اسانس‌ها در سلول باکتری ………………………………………………………………….. 36

شکل 3-1 دستگاه GC-MS ……………………………………………………………………………………………………………….. 47

شکل 3-2 دستگاه اسپکتروفوتومتر ………………………………………………………………………………………………………….. 48

فهرست روابط ریاضی

فهرست                                                                                                                     صفحه

رابطه 3-1 درصد بازداری رادیکالی ……………………………………………………………………………………………………….. 49

رابطه 3-2 اسیدیته قابل تیتراسیون ……………………………………………………………………………………………………….. 52

• مقدمه

یکی از مشکلات موجود در مبحث مواد غذایی اکسیداسیون روغن ها است. اكسیداسیون یكی از مهم ترین و شناخته شده ترین دلایل فساد لیپیدها طی دوره ی نگه داری یا فرآوری آن ها محسوب می شود. روغن های خوراكی گیاهی حاوی مقادیر زیاد اسیدهای چرب غیر اشباع بسیار مستعد به اكسیداسیون می باشند. این فرایند نه تنها با گسترش طعم تند، عطر ناخوشایند و رنگ پریدگی همراه است، بلكه ارزش تغذیه ای روغن ها و چربی ها را نیز كاهش می دهد و با تولید برخی از تركیبات سمی و خطرناك، اثرات نامطلوبی را بر سلامتی انسان اعمال می نماید و اما برای جلوگیری از اکسیداسیون روغن های موجود در صنعت غذا از آنتی اکسیدان های سنتتیک که خود دارای اثرات مضری بر بدن انسان هستند استفاده می شود (Zhang et al, 2010). هم چنین حضور میکروارگانیسم ها و بخصوص باکتری‌ها در مواد غذایی اهمیت فراوانی از نظر بهداشت و سلامت عمومی و هم چنین از نظر کنترل کیفیت مواد غذایی برخوردار می‌باشد.(Demirci et al, 2008)

میکروارگانیسم های بیماری­زای موجود در مواد غذایی هر ساله خسارات جانی و مالی فراوانی در جهان به وجود می‌آورند. علاوه بر این فساد مواد غذایی در اثر رشد میکروارگانیسم ها همچنان به عنوان یک معضل در صنعت غذایی به شمار می‌رود. یکی از راه‌های جلوگیری از رشد و کنترل باکتری‌ها در مواد غذایی استفاده از نگه دارنده ها و ترکیبات ضد میکروبی است. به منظور جلوگیری از رشد یا کشتن برخی میکروارگانیسم های مضر تا مدت‌ها از نگه دارنده های شیمیایی استفاده می­شد. اما امروزه با توجه به افزایش سطح آگاهی و نگرانی‌های عمومی در خصوص عوارض نگه دارنده­های شیمیایی، تمایل به مصرف محصولات فاقد نگه دارنده یا با نگه دارنده طبیعی روبه افزایش است. بنابراین در سال‌های اخیر مطالعات زیادی پیرامون نگه دارنده­های طبیعی مانند اسانس ­ها و عصاره­های طبیعی صورت گرفته است. عصاره­ها و اسانس ­های گیاهان دارویی و اجزای تشکیل دهنده آن ها دارای اثرات شناخته شده ضد باکتریایی می‌باشند(Burt, 2004). کاربردهای زیاد آن ها به منظور کنترل رشد باکتری‌های بیماری­زای غذایی یا عامل فساد موجب به‌کارگیری آن ها به عنوان نگه دارنده­های غذایی شده است. چون اسانس‌ها و عصاره­های گیاهی و بسیاری از مواد غذایی جهت ایجاد طعم مطبوع بکار می‌روند، وجود هم زمان خواص ضد ­میکروبی آن ها می ­تواند استفاده از آن ها را بدین منظور ترغیب نماید. اداره غذا و داروی آمریکا FDI نیز استفاده از اسانس ­های روغنی را به عنوان افزودنی­های غذایی که عموماً بی خطر هستند GRAS به رسمیت شناخته است (Oussalah et al, 2007). امروزه ایمنی غذا یک مبحث مهم سلامت عمومی جامعه است و تخمین زده می­ شود که 30 درصد مردم در کشورهای صنعتی از بیماری‌های ناشی از غذا رنج می‌برند. بنابراین هنوز به روش‌های جدید جهت کاهش یا حذف پاتوژن‌های غذایی در حد امکان با ترکیب یا روش‌های موجود نیاز است. یکی از روش‌های تولید غذای سالم استفاده از مواد با ساختار طبیعی است. استفاده از اسانس‌ها و عصاره‌های گیاهی به عنوان افزودنی‌های ضد باکتری و ضد قارچی یکی از این روش‌ها است.(Bhurinder et al, 2001 and Reiter et al, 2009)

عبارت Essentail oil برگرفته از اسم گذاشته شده توسط جنبش پزشکی سوئیس در قرن ١٦ میلادی است که این نام بخاطر ترکیبات موثر یک دارو به نام Quinta essential انتخاب شده است. اسانس ها یا روغن‌های اسانسی (روغن‌های فرار یا اتری) مایع‌های روغنی آروماتیکی هستند که از قسمت‌های مختلف یک گیاه تهیه می‌شوند (گل‌ها، شکوفه‌ها، دانه‌ها، برگ‌ها، شاخه‌ها، پوست، بوته‌ها، چوب، میوه‌ها و ریشه‌ها). اسانس ­ها می‌توانند به وسیله فشار، تخمیر، درگیری یا استخراج به دست آیند اما روش تقطیر بخار عموماً برای تولید اسانس‌ها به کار برده می‌شود. با یک تخمین در حدود ٣٠٠٠ نوع اسانس شناخته شده است که در حدود ٣٠٠ نوع آن ها از نظر تجاری، مخصوصاً به هدف تجارت عطر و چاشنی مهم اند و تعدادی نیز خواص ضد میکروبی دارند. در کنار خواص ضد میکروبی اسانس‌ها یا ترکیباتشان اثرات ضد ویروسی، ضد قارچی، ضد مسمومیتی، ضد انگلی و ضد حشره آن ها نیز مشخص شده است .(Bhurinder et al, 2001)

بیماری­های حاصل از مصرف غذاهای آلوده به باکتری‌های پاتوژن از اهمیت فراوانی در بهداشت عمومی برخوردار بوده و سالانه خسارات جانی و مالی فراوانی را به جوامع تحمیل می کند. به عنوان مثال در کشور کانادا هزینه درمان بیماری‌های ناشی از مصرف گوشت آلوده به پاتوژن های غذایی بالغ بر ۵٠٠ میلیون دلار در سال است. در سال ١٩٩٩ مرکز کنترل و پیش گیری بیماری‌ها اعلام کرد که سالانه ٧٦ میلیون نفر در ایالات متحده بر اثر پاتوژن های غذایی بیمار می‌شوند. چنین بیماری‌هایی سالانه منجر به ٢٢۵٠٠٠ مورد بستری در بیمارستان و ۵٠٠٠ مورد مرگ می‌گردد. مطابق ارزیابی دپارتمان کشاورزی ایالات متحده آمریکا (USDA) هزینه های پزشکی و زیان های اقتصادی ناشی از دور­ ریزی مواد غذایی که ایجاد­کننده بیماری‌های غذایی هستند در محدوده ٥/٦ تا ٩/٣٤ بیلیون دلار در هر سال است (رجحان، 1378).

کاهش تعداد میکروارگانیسم ها در مواد غذایی هم از نظر صنایع غذایی و کنترل کیفیت و هم از نظر بهداشت و سلامت عمومی حائز اهمیت فراوان است. یکی از راه‌های کنترل رشد باکتری‌های پاتوژن در مواد غذایی استفاده از نگه دارنده ها و ترکیبات ضد میکروبی می باشد. افزودن مواد شیمیایی به منظور نگه داری مواد غذایی معمولاً بر مبنای جلوگیری از رشد میکروبی یا کشتن و از بین بردن گروه هایی از میکروارگانیسم های مضر می باشد (Bhurinder et al, 2001).